CN111670412B - 检测设备和检测方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种检测诸如反射性掩模衬底的衬底上的缺陷的方法以及相关联的设备。所述方法包括使用第一检测辐射来执行检测，第一检测辐射从高次谐波生成源获得并且具有在20nm和150nm之间的第一波长范围内的一个或多个第一波长。还公开了一种方法，该方法包括使用第一检测辐射来进行粗略检测(310)，第一检测辐射具有在第一波长范围内的一个或多个第一波长；以及使用第二检测辐射来执行精细检测(320)，第二检测辐射具有在第二波长范围内的一个或多个第二波长，所述第二波长范围包括比所述第一波长范围的波长短的波长。

Description

检测设备和检测方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月30日提交的欧洲申请18154116.0的优先权，该欧洲申请的全部内容通过引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于执行测量的检测设备和方法。特别地，本发明涉及用于检测掩模衬底、掩模版坯件和/或图案化掩模版的检测设备和方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机械。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成于集成电路的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或多个管芯)上。施加多个层以限定功能装置和成品的互连，每个层具有特定的图案和材料成分。
在光刻过程中，经常需要在掩模版的制造的不同阶段进行掩模版的测量，例如，以监控掩模版的质量。特别地，期望监控掩模版上的缺陷。对于在EUV机制(例如，具有接近约13.5nm的波长)中调整用于图案化和反射辐射的EUV掩模版而言，这特别具有困难。这样的缺陷可以采取多种形式，该多种形式包括掩模版表面的点蚀、掩模版上的污染物(颗粒)或掩模版多层的节距的不期望的变化。任何这样的掩模版缺陷都可以成像到产品(晶片)上，导致最终的装置有缺陷。进行这种测量的各种工具是已知的，包括扫描电子显微镜和各种形式的散射仪。
已知的散射仪倾向于使用可见范围内或近红外波范围内的光，这限制了测量的分辨率，因此限制了可以以任意精度探测到的任意缺陷的大小。另一方面，这些缺陷的尺寸非常小，以至于它们不能通过光学计量技术成像。虽然扫描电子显微镜(SEM)能够直接解决这些目前的缺陷的问题，但SEM比光学测量更耗时。
已知减小计量期间使用的辐射的波长，即通过向具有接近13.5nm的辐射的波长的远紫外(EUV)移动来减小计量期间使用的辐射的波长。这样的辐射可以更好地解决小缺陷的问题。同样，这种辐射与EUV光刻中使用的成像辐射具有相似或相同的波长，因此利用这种辐射探测缺陷的能力指示缺陷将被成像。此外，因为构成掩模版坯件的多层式镜被设计为反射13.5nm，所以利用13.5nm的辐射检测该掩模版坯件是有利的，这意味着可以更容易地探测多层结构中的缺陷。
然而，已知的是，使用具有13.5nm的波长的检测辐射进行的检测受到撞击在传感器上的少数光子的影响，并因此受到相对较长的测量时间的影响。
可期望的是提高(例如，EUV)掩模版检测的测量速度，掩模版检测包括裸露的衬底的检测、(具有施加的多层的)掩模版坯件的检测或图案化掩模版的检测。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于探测用于反射性掩模版的衬底上的缺陷的检测方法，该方法包括：使用第一检测辐射来执行所述检测，第一检测辐射从高次谐波生成源获得并具有在20nm和150nm之间的第一波长范围内的一个或多个第一波长。
根据本发明的第二方面，提供一种用于探测用于反射性掩模版的衬底上的缺陷的检测方法，该方法包括使用第一检测辐射来执行粗略检测，第一检测辐射具有在第一波长范围内的一个或多个第一波长；使用第二检测辐射来执行精细检测，第二检测辐射具有在第二波长范围内的一个或多个第二波长，所述第二波长范围包括比所述第一波长范围的波长短的波长。
涉及第一方面的从属于权利要求1的权利要求限定了检测辐射的波长范围、入射角和波长数量，所有这些权利要求都适用于该第二方面的第一检测。
根据本发明的第三方面，提供了一种检测设备，该检测设备能够操作以执行第一方面或第二方面的方法。
本发明的另外的方面、特征和优点以及本发明的各实施例的结构和操作被参考附图在下文更详细地描述。注意到，本发明不限于此处描述的特定实施例。这样的实施例被在此处提出以仅用于说明性的目的。基于此处包含的教导，相关领域的技术人员将明白另外的实施例。
附图说明
现在将参考所附示意性附图、仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应的部件，并且在附图中：
图1描绘了一种光刻设备；
图2描绘了使用根据本发明的实施例的可调适的HHG源的计量设备；
图3是示出使用氖气的HHG源的典型HHG发射光谱的图；
图4包括针对相对于法线的(a)0度、(b)45度和(c)60度的入射角的、y轴上的反射率R(％)与x轴上的波长λ(nm)之间的关系的曲线图；
图5示出了根据本发明的第一实施例的方法的流程图；以及
图6示出了根据本发明的第二实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在详细地描述本发明的实施例之前，有益的是提出一个可以实施本发明的实施例的示例性环境。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。该设备包括：照射***(照射器)IL，照射***IL配置成调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射或EUV辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，图案形成装置支撑件或支撑结构构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并与第一***PM连接，第一***PM配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，两个衬底台中的每一个构造成保持衬底(例如，涂覆有光刻胶的晶片)W，并且两个衬底台中的每一个与第二***PM连接，第二***PM配置成根据某些参数准确地定位衬底；投射***(例如，折射投射透镜***)PS，投射***配置成将通过图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投射到衬底W的(例如包括一个或多个管芯的)目标部分C上。参照机架RF连接各个部件，并用作设定和测量图案形成装置和衬底的位置以及在图案形成装置和衬底上的特征的位置的参照物。
照射***可以包括用以引导、成形、或控制辐射的各种类型的光学部件，例如折射部件、反射部件、磁性部件、电磁部件、静电部件或其它类型的光学部件、或其任意组合。
所述图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的定向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑件可以采用机械夹持技术、真空夹持技术、静电夹持技术或其它夹持技术保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑件MT可以是机架或台，例如，机架或台可以根据需要被固定或是可移动的。所述图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置位于例如相对于投射***的所需的位置处。
此处使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应当注意，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分中创建的装置中的特定功能层相对应，该装置例如为集成电路。
如此处所描绘的，所述设备是透射型的(例如采用透射式图案形成装置)。或者，该设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程镜阵列，或采用反射性掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。可认为本发明中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用皆是与更上位的术语“图案形成装置”同义的。术语“图案形成装置”也可以被解释为指代以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案形成装置的装置。
此处使用的术语“投射***”应该被广义地理解为包括适合于所使用的曝光辐射或者其他因素(诸如使用浸没液体或使用真空)的任何类型的投射***，包括折射型光学***、反射型光学***、反射折射型光学***、磁性光学***、电磁型光学***和静电型光学***，或它们的任何组合。这里对术语“投射透镜”的任何使用可以被认为是与更上位的术语“投射***”同义的。
光刻设备也可为如下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射***与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其他空间，例如，掩模与投射***之间的空间。在本领域中公知的是，浸没技术用于增加投射***的数值孔径。
在操作中，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源及光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不将源看成是形成了光刻设备的一部分，并且辐射束借助于束传递***BD从源SO被传输至照射器IL，束传递***BD包括例如合适的指向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如，当源为汞灯时，源可以是光刻设备的一体式部件。源SO和照射器IL，如果需要的话以及束传递***BD，可以被称作辐射***。
照射器IL可以例如包括积分器IN、聚光器CO和用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD。可以将照射器用于调节辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
辐射束B入射于被保持在图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，并且被图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置(例如，掩模)MA后，辐射束B穿过投射***PS，所述投射***将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于第二***PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，可以准确地移动所述衬底台WTa或WTb，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如，在从掩模库机械检索之后，或在扫描期间，可以将所述第一***PM和另一个位置传感器(该另一个位置传感器未在图1中明确描绘)用于相对于所述辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。
可以使用掩模对准标记M1、M2及衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA及衬底W。尽管所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但所述衬底对准标记可以位于目标部分之间的空间中(这些衬底对准标记被称为划线对准标记)。相似地，在多于一个的管芯设置于图案形成装置(例如，掩模)MA上的情形中，掩模对准标记可以位于所述管芯之间。较小的对准标记也可以被包括于管芯内，位于装置特征之中，在这种情况下，需要使标识尽可能小并且无需与相邻特征不同的任何成像或过程条件。下文中进一步描述探测对准标识的对准***。
示出的设备可以用于多种模式中。在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投射到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投射***PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的(在非扫描方向上的)宽度，而扫描运动的长度决定了目标部分(在扫描方向上的)的高度。如本领域所公知的，其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案形成装置保持静止但具有变化的图案，并且衬底台WT被移动或扫描。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
光刻设备LA是所谓的双工作台型光刻设备，双工作台型光刻设备具有两个衬底台WTa、WTb及两个站-曝光站EXP及测量站MEA-在所述两个站之间衬底台可以被交换。在曝光站处曝光一个衬底台上的一个衬底的同时，可以在测量站处将另一衬底装载至另一衬底台上且进行各种预备步骤。这使得所述设备的生产量大量地增加。预备步骤可以包括使用水平传感器LS来绘制衬底的表面高度轮廓，及使用对准传感器AS来测量衬底上的对准标识的位置。如果位置传感器IF在测量站和曝光站处时不能测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以能使衬底台的相对于参照机架RF的位置在两个站处被追踪。其他布置是已知的并且可用于代替所示的双工作台式装置。例如，其中提供衬底台和测量台的其他光刻设备是已知的。衬底台和测量台在进行预备测量时对接在一起，然后在衬底台经受曝光时脱离。
可以开发计量工具，计量工具使用发射“软X射线”范围或EUV范围内的辐射的源，“软X射线”范围或EUV范围例如具有1nm至50nm之间的波长。这种源的示例包括放电生成式等离子体源、激光生成式等离子体源或高次谐波生成(High-order Harmonic Generation，HHG)源。已知HHG源能够在发射的光中提供较大通量的准直光子(较高亮度)。
在美国专利申请20170315456中示出并进一步描述了用于计量应用中的HHG源，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。在计量应用中，此类HHG源可以用于(例如)法线入射、非常接近法线(例如，与法线成10度角以内)的入射、掠入射(例如，与表面成20度角以内)、以任意角度或多个角度入射(以在单次采集中获取更多测量信息)。
图2示出了计量装置，计量装置更详细地示出了辐射源430。辐射源430是用于基于高次谐波生成(HHG)技术来生成EUV辐射的HHG源。辐射源430的主要部件是泵浦激光器431和HHG介质，如HHG气室432(也可以使用HHG固体表面介质)。气体供应器434将合适的气体供应到气室，在气室处气体可选地被电源(未示出)电离。泵浦激光器431可以是例如具有光学放大器的基于光纤的激光器，该激光器根据需要利用高达几兆赫兹的脉冲重复率来生成持续少于1ns(1纳秒)的红外辐射脉冲。波长可以例如接近1μ m(1微米)。激光脉冲作为泵浦辐射束440被传递到HHG气室432，在HHG气室432处，一部分辐射被转换为更高的频率。从HHG气室432射出测量辐射束442，测量辐射束442包括一个或多个期望的波长的相干辐射。
测量辐射442可以包含多个波长。如果辐射也是单色的，则可以简化测量计算(重建)，但是使用HHG可以更容易地生成具有多个波长的辐射。这些都是设计选择的事宜，甚至可能是相同设备内的可选的选项。例如，当对不同材料的结构成像时，不同的波长将提供不同级别的对比度。为了检测金属结构或硅结构，例如，可以选择与用于使(碳基)光刻胶的特征成像或用于探测这种不同材料的污染的波长不同的波长。
可以提供一个或多个过滤装置444。例如，如铝(A1)的薄膜之类的过滤器可以用于阻止基本的IR辐射(以及不期望的长波长谐波)进一步进入检测设备中。可以提供光栅以从在气室432中生成的波长中选择一个或多个特定的谐波波长。束路径的一些或全部可以被包含在真空环境中，请记住，当在空气中传播时，EUV辐射被吸收。辐射源430和照射光学元件的各种部件可以是可调节的，以在相同设备内实施不同的计量“计量方案”。例如，可以使不同的波长和/或偏振成为可选择的。
过滤后的束从辐射源430进入检测室中，在该检测室中，通过衬底支撑件414保持衬底462以进行检测。通过真空泵452使检测室内的空气保持接近真空，从而软X射线辐射能够在未过度衰减的情况下通过空气。照射***包括一个或多个光学元件454，一个或多个光学元件454用于将辐射聚焦到聚焦束456中，并且照射***可以包括例如二维曲面镜或一系列一维曲面镜，如上述现有技术中所述。如果需要，可以将诸如光谱光栅之类的衍射光栅与这种镜组合。当投射到感兴趣的结构上时，执行聚焦以获得直径小于10μ m的圆形或椭圆形斑点。衬底支撑件414包括例如X-Y平移台和转动台，通过X-Y平移台和转动台可以将衬底W的任一部分以期望的定向带到束的焦点处。因此，在感兴趣的结构上形成了辐射斑点S。然后，通过探测器460探测从感兴趣的结构散射的辐射408。该探测器可以足够大以采集除镜面反射的辐射(零级)之外的更高衍射级。可选地，一个或多个单独的探测器(与探测器460组合或代替探测器460)用于更高的衍射级。探测器的结构将很大程度上取决于例如实际使用的探测方法和计量方法，以及取决于被测量的衬底是否已经经过处理。
这样的装置可以用于检测任一类型的衬底。在本文描述的示例中，被检测的衬底包括掩模版(或掩模)衬底，并且更具体地是反射性掩模版，诸如通常用于EUV光刻的那些掩模版。EUV光刻使用具有小于20nm，更具体地约为13.5nm的波长的成像辐射，从而能够打印与使用较大波长的辐射相比较小的特征。然而，这些波长处的辐射将被透射光学元件吸收，因此包括掩模版的反射性光学元件被用于整个***中。应该检测每个掩模版以识别和/或表征缺陷，因为使用掩模版时此类缺陷可能会成像到晶片上，从而导致缺陷性装置(成品率下降)。可以在制造的不同阶段检测掩模衬底；例如，检测阶段可以包括：
·衬底检测，即未处理的衬底的检测，
·多层检测，即“坯件”的检测，该“坯件”包括衬底，衬底至少具有施加的多层(反射性涂层)，通常还具有施加的背侧涂层和非图案化吸收层，以及
·对吸收层上的缺陷的检测，即，图案化衬底的检测，在图案化衬底上已经使吸收层图案化。
本文所述的概念同样适用于这些检测阶段中的每个阶段。
掩模版上的单个缺陷有可能破坏印刷在晶片上的完整的集成电路，因此无缺陷的掩模版对于使得在EUV计量中能够大批量制造(High Volume Manufacturing，HVM)是很重要的。缺陷可以包括振幅缺陷和相位缺陷，如表面凸块、颗粒或凹坑，这些缺陷在曝光期间在晶片水平面处生成对比度变化；相位缺陷，如埋在多层内部或多层下方的凸块或凹坑，这些缺陷导致被反射的辐射的相位变化。
已经针对EUV掩模版缺陷计量使用或描述了几种方法，但是没有一种方法满足使用EUV工具的HVM。典型示例使用光学散射测量、扫描电子显微镜(Scanning ElectronMicroscopy，SEM)或原子力显微镜(Atomic Force Microscopy，AFM)。SEM能够使用很高的分辨率测量平面中的缺陷，而AFM在测量与高度相关的缺陷时非常准确。然而，这些方法中的每个方法对于HVM来说都太慢了。因此，光学显微镜/散射测量由于其相对较快的速度，通常是用于掩模版计量中的缺陷探测的优选方法。然而，只有在使用DUV和更长的波长的情况下，才能真正获得该更高的速度，DUV和更长的波长是分辨率受限的(即，无法以所需的分辨率探测或表征缺陷)。在EUV和更短波长处的检测是光子受限的(即，在这些波长下可用的光的量受到限制)，这限制了产出时间，因此对于HVM在经济上是不可行的。
另外，光化辐射可以是优选的，因为一些可印刷的缺陷(即，掩模版上的由EUV辐射成像为晶片上的缺陷的缺陷)将不会总是被处于其他波长的辐射或使用其他计量技术探测到。在这种情况下，光化检测辐射是用于掩模版检测的检测辐射，该检测辐射基本上具有与成像辐射相同的特性(特别是波长)，掩模版被设计成针对成像辐射形成图案。通过具体示例，光化波长可以接近针对EUV掩模版的13.5nm。然而，通常针对以与表面法线成6度的入射角的13.5nm辐射的反射来优化施加到每个EUV掩模衬底上的EUV多层堆叠的反射率。对于在13.5nm的波长下具有高生产量的缺陷探测，需要非常高亮度的源，即使该高亮度的源存在，对于检测应用在经济上也是不可行的。更具体地说，当使用高次谐波生成(High HarmonicGeneration，HHG)辐射源时，只有极少量的谐波(通常只有一个谐波)与13.5nm的辐射相关联。由于这个原因，在13.5nm处实际可用的辐射的量是很小的，并且测量会很慢。这样，目前没有能够利用所需的分辨率和所期望的生产量来探测掩模版缺陷的技术。
图3示出了用于使用氖气作为HHG生成介质的HHG源的典型HHG发射光谱，说明了上述问题。该图包括在y轴上的强度I与在x轴上的波长λ(nm)之间的关系。从图中可以看出，只有少量的波峰与所需的13.5nm的波长相关二其余的波峰通常会被滤除。
为了增加可用于测量的光子的数量，提出了使用在20nm至150nm的辐射范围内的一个或多个检测波长处的检测辐射执行在衬底上的缺陷检测；更具体地，辐射范围可以在20nm至90nm之间、20nm至70nm之间、在20nm至50nm之间或20nm至35nm之间。
检测辐射可以包括近似为掩模版被设计针对的光化波长的整数倍的波长；特别是在整数是2或3的情况下。相对于任一规定波长值的“近似”可以限定在规定波长值处定中心的+/-5nm或+/-2nm的范围。这样，检测辐射可以包括在如上所述的波长范围内的多个波长，并且波长范围包括一个波长，该一个波长大约是光化波长的整数倍。这样的优点是，通过包括例如在27nm处的辐射(和例如在“光化”入射角处的辐射，“光化”入射角相对于法线可以是6度)，衬底多层的大约一半的层将被用于反射，因此能够探测到多层结构中的缺陷。
为了进一步增加可用光子的数量，在一个实施例中提出，检测辐射具体包括多个波长处的辐射。与较高次谐波(较短波长)的亮度相比，较低次谐波(较长波长)的亮度(可用辐射的量)可能高几个数量级。另外，发射光谱也可以针对所期望波长处的最大亮度进行优化。
更具体地，能够期望被检测的衬底的反射光谱在波长范围的几个nm上是相对恒定的，因此可以将HHG源的许多谐波用于检测。另外，可以针对感兴趣的波长范围处的亮度(即，生成的辐射的量)优化一个或多个HHG生成参数。例如，可以如此优化HHG生成介质(例如，图2的HHG气室432中包括的HHG生成气体)的压力和/或种类和/或用于激发HHG生成介质的泵浦激光器的波长。这样，可以针对20nm至40nm的波长范围内的亮度，而不是图3所示的范围内的亮度，来优化HHG生成参数。丁(Ding)等人在光学快报(OPTICS EXPRESS)中的第22卷第5期中的出版物“单级10mJ钛：蓝宝石放大器泵浦OPA驱动的高通量相干超连续软X射线源”显示了在变化的压力和(泵浦激光器的波长)驱动波长下的不同气体种类(氩、氖、氦)的不同HHG发射光谱，这说明了如何针对优选的波长范围优化一个或多个HHG生成参数，诸如气体种类。该出版物的内容通过引用整体并入本文。
用于增加可用于测量的光子的数量的另一变量是测量辐射相对于衬底的表面的入射角。图4显示了针对相对于法线的(a)0度、(b)45度和(c)60度的入射角的y轴上的反射率R(对数刻度上的％)与x轴上的波长λ(nm)之间的曲线图。可以观察到，在约法线入射处，具有在25nm至30nm的范围内的波长处的从多层的大约1％的反射率。通过将入射角从法线增加到相对于法线的45度或60度，可以将(例如，在上述25nm至30nm范围内的)较长波长处的反射率提高一个数量级；即，图4(c)示出了在该波长范围内的接近约10％的反射率。
这样，在实施例中，提出使用以大于10度、大于20度、大于30度、大于40度或大于50度的(例如，在40度至70度之间的范围内的)(相对于表面法线的)角度撞击衬底的表面的检测辐射来执行检测。
在另一实施例中，提出了分两个阶段在掩模衬底上执行缺陷检测：使用第一检测辐射的粗略检测，以及使用第二检测辐射的精细检测，第一检测辐射具有全部在第一波长范围(例如在20nm和150nm之间)内的一个或多个第一波长；第二检测辐射具有全部在第二波长范围(例如小于20nm)内的一个或多个第二波长。
第一检测辐射可以包括与前述实施例中描述的检测辐射和检测技术有关的参数值和概念中的任一个。这样，第一检测辐射可以包括任一较窄的范围，和/或可以包括以关于以上实施例描述的相同方式为光化波长的整数倍的波长。第一检测辐射可以包括多个波长。另外，如已描述的，可以以大于10度、大于20度、大于30度、大于40度或大于50度的(例如，在40度至60度之间的范围内的)(相对于表面法线的)角执行粗略检测。
第二检测辐射可以包括光化辐射，使得所述第二波长是光化波长。在特定实施例中，第二检测辐射可以具有约13.5nm的波长。
可以执行粗略检测以在衬底上进行快速散射/成像。如果需要，然后可以使用光化波长(例如13.5nm)进行精细检测，以用于更精确地表征在粗略检测期间探测到的任意缺陷和/或确定缺陷是否将在生产过程中成像。在精细检测期间，甚至可以使用更短的波长(例如，小于13.5nm)以获得甚至更大的分辨率。
在这样的实施例中，可以针对与粗略检测和精细检测两者相对应的每个感兴趣的波长范围处的亮度来单独地优化HHG生成介质。例如，第一HHG生成介质可以用于粗略检测阶段，并且第二HHG生成介质(与第一HHG生成介质不同)可以用于精细检测阶段。在特定示例中，第一HHG生成介质可以针对20nm至40nm的波长范围内的亮度而被优化，并且第二HHG生成介质可以针对光化波长(例如，约13.5nm)处的亮度或精细检测期间使用的其他波长处的亮度而被优化。
在另一实施例中，代替使用HHG源，可以使用逆康普顿散射(Inverse ComptonScattering，ICS)源来至少为粗略检测阶段(以及可能为粗略检测阶段和精细检测阶段)生成检测辐射。这样的ICS源例如在WO 2017/025392中描述，WO 2017/025392通过引用并入本文。有关ICS源的实现的更多详细信息，请参阅W S Graves等人在物理评论专题-加速器和光束，中的论文《基于100kHz处的猝发模式逆康普顿散射的紧凑型X射线源》，17，120701(2014)。Graves等人参考文献的内容通过引用并入本文。
可以以不同的方式实现使用检测辐射的粗略检测的概念，检测辐射具有与比用于精细检测的波长相对更长的波长。在一个实施例中，可以对每个衬底顺序地执行粗略检测和精细检测。图5是示出了这样的实施例的流程图。在步骤300处，加载新的衬底以进行检测，并且在步骤310处，在衬底上执行粗略检测，以识别具有潜在缺陷的感兴趣区域(即，衬底上的粗略检测突出显示可能存在缺陷的任意区域)。在步骤320处，仅对步骤310处识别出的那些感兴趣区域执行精细检测。在步骤325处，例如，通过基于在精细检测阶段中获得的图像(例如，衍射图像)执行重建来表征缺陷，以便确定缺陷的类型和/或量化该缺陷的类型对使用掩模版的任意IC制造过程的影响。如果在粗略检测中没有发现潜在的缺陷，则无需对该衬底进行精细检测。该方法返回到步骤300，以测量下一个衬底。
在另一实施例中，检测方法可以包括校准步骤，针对该校准步骤，使用粗略检测辐射和精细检测辐射对测量特征(例如，衍射图像或光瞳图像或任何其他指示缺陷的成像的特征)进行一对一映射，从而在两个波长处生成相应的缺陷特征库。然后可以在制造(HVM)阶段访问该库，而无需执行精细检测。图6是示出了这样的实施例的流程图。在校准阶段330中，在步骤340处，使用相对较长的(即，在第一波长范围内的)波长辐射检测多种不同类型的缺陷，并记录所得的第一衍射图像或其他缺陷特征。在步骤350处，然后使用相对较短的(即，在第二波长范围内的)波长辐射检测这些缺陷中的每一个，并且对于每个缺陷，将得到的第二衍射图像或其他缺陷特征映射到对应的第一衍射图像或针对该缺陷的其他缺陷特征。然后，在制造阶段360期间，装载衬底(步骤370)，并使用第一波长范围内的辐射执行粗略检测(步骤380)。在步骤390处，访问该库以识别与在步骤380处获得的缺陷特征最接近的第一特征匹配。然后在步骤395处使用与该最接近的第一特征相对应的第二缺陷特征来表征缺陷(例如，通过重建方式)，并且该方法返回步骤370以用于下一个衬底。
这里使用的包括在粗略检测阶段和精细检测阶段的每个阶段的检测方法可以包括用于测量衬底上的缺陷的任意适当的方法。例如，这样的方法可以包括将检测辐射反射离开衬底的表面并且对反射的辐射成像。可以将该反射的辐射与通过检测无缺陷的衬底或其区域而获得的参照水平进行比较。与参照水平的任何较大偏差都可以视为是指示缺陷。作为替代，可以监控暗场(例如，在没有缺陷的情况下不存在散射的辐射的成像区域)，并且可以将在暗场中探测到的任意辐射认为是指示缺陷的。这样的方法和其他适当的方法可以在例如Nakasuji等人的《用于极紫外掩模检测和计量的使用高阶谐波生成源的相干极紫外散射显微镜的发展》，《日本应用物理学杂志》51(2012)，以及Na等人的《光化掩模复查***在制备具有无缺陷掩模的HVM EUV光刻中的应用》，国际光学工程学会论文集第10145卷中找到。这两个出版物的全部内容通过引用合并于本文。
在Na等人的出版物中，使用了基于扫描的成像***，该***提供了空间图像。首先，HHG源生成13.5nm的EUV光，该光被传输到掩模版(多层镜)并通过波带板聚焦在掩模版上。其次，在衬底台沿X和Y方向扫描掩模的同时，在探测器处探测每个点强度并将每个点强度转换为电信号。第三，信号在模数转换器中被数字化并发送到成像处理单元。最终，在掩模扫描期间重建了空间图像，重复此过程直到扫描结束。检测空间图像应该揭露缺陷。
在Nakasuji等人的出版物中，使用了相干EUV散射测量显微镜(Coherent EUVScatterometry Microscope，CSM)，该显微镜包括用于光化检测和计量的无透镜***。在CSM处，掩模暴露于相干的EUV光。电荷耦合装置(Charge-Coupled-Device，CCD)摄像机直接记录来自掩模的衍射强度和散射强度，掩模包含频率空间中的幅度信息。使用来自周期性图案的衍射强度评估CD值，并通过傅里叶迭代计算和傅里叶逆变换来重建空间图像。还从衍射图像中观察到缺陷，例如作为衍射级之间的强度峰值。方法包括重建非周期性图案图像、将相位结构重建为振幅和相位图像以及重建缺陷图像。
在随后编号的条款中提供了其他实施例：
1.一种用于探测用于反射性掩模版的衬底上的缺陷的检测方法，包括：
使用第一检测辐射来执行所述检测，所述第一检测辐射从高次谐波生成源获得并且具有在20nm和150nm之间的第一波长范围内的一个或多个第一波长。
2.根据条款1限定的方法，其中，所述检测步骤包括使用以相对于表面法线成大于10度的入射角入射到所述衬底上的所述第一检测辐射。
3.根据条款1限定的方法，其中，所述检测步骤包括使用以相对于所述表面法线成大于40度的入射角入射到所述衬底上的所述第一检测辐射。
4.根据前述条款中的任一项限定的方法，其中，所述一个或多个第一波长包括多个波长。
5.根据前述条款中的任一项限定的方法，其中，所述一个或多个第一波长包括近似为光化波长的波长的整数倍的波长，已经针对所述光化波长来优化所述掩模衬底。
6.根据条款5限定的方法，其中，所述整数为2或3。
7.根据前述条款中的任一项限定的方法，其中，所述第一波长范围在20nm至40nm之间。
8.根据前述条款中的任一项限定的方法，其中，针对在所述一个或多个第一波长处的最大光子生成来优化高次谐波生成源的一个或多个高次谐波生成参数；所述一个或多个高次谐波生成参数包括以下各项中的一项或多项：
在所述高次谐波生成源中包含的用于生成所述第一检测辐射的高次谐波生成式发生介质的种类；
高次谐波生成式发生介质的压力；和/或
用于激发高次谐波生成式发生介质的泵浦激光器的波长。
9.根据前述条款中的任一项限定的方法，其中，所述反射性掩模版的衬底包括以下各项中的一项：
裸衬底，
具有施加的多层的掩模版坯件，或
图案化衬底，所述图案化衬底包括吸收层，在所述吸收层中已经施加了图案。
10.根据前述条款中的任一项限定的方法，其中，
所述使用第一检测辐射来执行检测是作为粗略检测的一部分而被执行的；并且，所述方法还包括：
使用第二检测辐射来执行精细检测，所述第二检测辐射具有在第二波长范围内的一个或多个第二波长，所述第二波长范围包括比所述第一波长范围的波长短的波长。
11.根据条款10限定的方法，其中，所述一个或多个第一波长都被包括在所述第一波长范围内，并且所述一个或多个第二波长都被包括在所述第二波长范围内。
12.根据条款10或11限定的方法，其中，所述第一波长范围和所述第二波长范围是非重叠的。
13.根据条款10至12中的任一项限定的方法，其中，所述第二检测辐射包括光化辐射，使得所述第二波长包括已经针对其优化反射性掩模版的波长。
14.根据条款10至13中的任一项限定的方法，其中，所述第二波长范围包括小于20nm的波长。
15.根据条款10至14中的任一项限定的方法，其中，所述第二检测辐射包括大约13.5nm的第二波长。
16.根据条款10至15中的任一项限定的方法，其中，在所述衬底的表面上执行所述粗略检测，以识别指示缺陷存在的感兴趣区域；以及仅对感兴趣区域执行所述精细检测以表征缺陷。
17.根据条款10至16中的任一项限定的方法，其中，在被检测的每个衬底上依次执行粗略检测和精细检测。
18.根据条款10至16中的任一项限定的方法，其中，在校准步骤中，在校准衬底上执行所述粗略检测和精细检测，以形成从所述粗略检测获得的相应的第一缺陷特征和从所述精细检测获得的相应的第二缺陷特征的库，所述库用于查找对应的第二缺陷特征并因此基于在检测步骤期间的粗略检测中获得的第一缺陷特征来表征缺陷。
19.根据条款10至18中的任一项限定的方法，其中，针对在所述粗略检测期间在所述第一波长范围内以及在所述精细检测期间在所述第二波长范围内的最大光子生成来优化高次谐波生成源的一个或多个高次谐波生成参数；所述一个或多个高次谐波生成参数包括以下各项中的一项或多项：
在所述高次谐波生成源中包含的用于生成所述第一检测辐射的高次谐波生成式发生介质的种类；
高次谐波生成式发生介质的压力；和/或
用于激发高次谐波生成式发生介质的泵浦激光器的波长。
20.一种用于探测用于反射性掩模的衬底上的缺陷的检测方法，包括：
使用第一检测辐射执行粗略检测，所述第一检测辐射具有在第一波长范围内的一个或多个第一波长；以及
使用第二检测辐射来执行精细检测，所述第二检测辐射具有在第二波长范围内的一个或多个第二波长，所述第二波长范围包括比所述第一波长范围的波长短的波长。
21.根据条款20限定的方法，其中，在所述衬底的表面上执行所述粗略检测，以识别指示缺陷存在的感兴趣区域；以及仅对感兴趣区域执行所述精细检测以表征缺陷。
22.根据条款20或21限定的方法，其中，在被检测的每个衬底上依次执行粗略检测和精细检测。
23.根据条款20或21限定的方法，其中，在校准步骤中，在校准衬底上执行所述粗略检测和精细检测，以形成从所述粗略检测获得的相应的第一缺陷特征和从所述精细检测获得的相应的第二缺陷特征的库，所述库用于查找对应的第二缺陷特征并因此基于在检测步骤期间的粗略检测中获得的第一缺陷特征来表征缺陷。
24.根据条款20至23中任一项限定的方法，其中，所述第一检测辐射和所述第二检测辐射是从高次谐波生成源获取的。
25.根据条款20至23中任一项限定的方法，其中，所述第一检测辐射和所述第二检测辐射是从逆康普顿散射源获取的。
26.一种检测设备，检测设备能够操作以执行条款20至23中任一项所述的方法。
27.根据条款26限定的检测设备，包括用于生成所述第一检测辐射和所述第二检测辐射的高次谐波生成源。
28.根据条款27限定的检测设备，包括多个高次谐波生成介质，所述多个高次谐波生成介质包括第一高次谐波生成介质和第二高次谐波生成介质，第一高次谐波生成介质用于在所述粗略检测期间生成在所述第一波长范围内的所述第一检测辐射，第二高次谐波生成介质用于在所述精细检测期间生成在所述第二波长范围内的所述第二检测辐射。
29.根据条款28限定的检测设备，检测设备能够操作为使得所述第一高次谐波生成介质的压力和/或用于激发所述第一高次谐波生成介质的泵浦激光器的波长被进一步优化，以用于在所述粗略检测期间生成在所述第一波长范围内的所述第一检测辐射；和/或使得第二高次谐波生成介质的压力和/或用于激发所述第二高次谐波生成介质的泵浦激光器的波长被进一步优化，以用于在所述精细检测期间生成在所述第二波长范围内的所述第二检测辐射。
30.根据条款27限定的检测设备，包括用于生成所述第一检测辐射和所述第二检测辐射的逆康普顿散射源。
31.一种检测设备，能够操作以执行条款1至19中任一项所述的方法。
32.根据条款26至31中任一项限定的检测设备；包括
衬底保持器，所述衬底保持器用于保持所述衬底；
投射光学元件，所述投射光学元件用于将所述检测辐射投射到所述衬底上；以及
传感器，所述传感器用于感测已经从所述衬底散射和/或反射的检测辐射。
尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC的制造中的使用，但是应该理解，本文所述的光刻设备可以具有其他应用，例如集成光学***的制造、引导和探测磁畴存储器、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的图案。本领域技术人员将理解，在此类替代应用的背景下，本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以分别被视为与更上位的术语“衬底”或“目标部分”是同义的。这里提到的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将光刻胶层施加到衬底并使曝光的光刻胶显影的工具)、计量工具和/或检测工具中进行处理。在适用的情况下，本文的公开内容可以被应用于这种和其他衬底处理工具。此外，衬底可以被处理一次以上，例如以便创建多层IC，使得这里使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理过的层的衬底。
除非另有说明，否则这里关于光刻设备使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(UV)辐射(例如，具有或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有处于5nm至20nm的范围内的波长)以及诸如离子束或电子束的粒子束。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式光学部件、反射式光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件和静电光学部件。
具体实施方式的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，使得其他人可以在无需实验并且不脱离本发明的一般概念的情况下，通过应用本领域技术范围内的知识，针对各种应用而容易地修改和/或调适该特定实施例。因此，基于本文给出的教导和指导，这些调适和修改旨在落入所公开实施例的等同物的含义和范围内。应理解，本文中的措辞或术语通过示例是出于说明的目的而非限制性的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。
本发明的广度和范围不应该受任一上述的示例性实施例限制，但是应该仅根据以下的权利要求及其等同方案来限定。

Claims (31)

1.一种用于探测反射性掩模版的衬底上的缺陷的检测方法，其中，所述衬底被配置成被具有光化波长的辐射照射以利用所述反射性掩模版的图案对物体曝光，所述方法包括：
使用第一检测辐射来执行所述检测，所述第一检测辐射从高次谐波生成源获得并且具有在20nm和150nm之间的第一波长范围内的一个或多个第一波长，并且所述一个或多个第一波长是所述光化波长的除了1的整数倍。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测步骤包括使用以相对于表面法线成大于10度的入射角入射到所述衬底上的所述第一检测辐射。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测步骤包括使用以相对于表面法线成大于40度的入射角入射到所述衬底上的所述第一检测辐射。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个第一波长包括多个波长。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述整数为2或3。
6.根据权利要求1至3和5中的任一项所述的方法，其中，所述第一波长范围在20nm至40nm之间。
7.根据权利要求1至3和5中的任一项所述的方法，其中，针对在所述一个或多个第一波长处的最大光子生成来优化高次谐波生成源的一个或多个高次谐波生成参数；所述一个或多个高次谐波生成参数包括以下各项中的一项或多项：
在所述高次谐波生成源中包含的用于生成所述第一检测辐射的高次谐波生成式发生介质的种类；
高次谐波生成式发生介质的压力；和/或
用于激发高次谐波生成式发生介质的泵浦激光器的波长。
8.根据权利要求1至3和5中的任一项所述的方法，其中，所述反射性掩模版的衬底包括以下各项中的一项：
裸衬底，
具有施加的多层的掩模版坯件，或
图案化衬底，所述图案化衬底包括吸收层，在所述吸收层中已经施加了图案。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用第一检测辐射来执行检测是作为粗略检测的一部分而被执行的；并且，所述方法还包括：
使用第二检测辐射来执行精细检测，所述第二检测辐射具有在第二波长范围内的一个或多个第二波长，所述第二波长范围包括比所述第一波长范围的波长短的波长。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述一个或多个第一波长都被包括在所述第一波长范围内，并且所述一个或多个第二波长都被包括在所述第二波长范围内。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第一波长范围和所述第二波长范围是非重叠的。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第二检测辐射包括光化辐射，使得所述第二波长包括已经针对其优化反射性掩模版的波长。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第二波长范围包括小于20nm的波长。
14.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第二检测辐射包括大约13.5nm的第二波长。
15.根据权利要求9或10所述的方法，其中，在所述衬底的表面上执行所述粗略检测，以识别指示缺陷存在的感兴趣区域；以及仅对感兴趣区域执行所述精细检测以表征缺陷。
16.根据权利要求9或10所述的方法，其中，在被检测的每个衬底上依次执行粗略检测和精细检测。
17.根据权利要求9或10所述的方法，其中，在校准步骤中，在校准衬底上执行所述粗略检测和精细检测，以形成从所述粗略检测获得的相应的第一缺陷特征和从所述精细检测获得的相应的第二缺陷特征的库，所述库用于查找对应的第二缺陷特征并因此基于在检测步骤期间的粗略检测中获得的第一缺陷特征来表征缺陷。
18.根据权利要求9或10所述的方法，其中，针对在所述粗略检测期间在所述第一波长范围内的以及在所述精细检测期间在所述第二波长范围内的最大光子生成来优化高次谐波生成源的所述一个或多个高次谐波生成参数；所述一个或多个高次谐波生成参数包括以下各项中的一项或多项：
在所述高次谐波生成源中包含的用于生成所述第一检测辐射的高次谐波生成式发生介质的种类；
高次谐波生成式发生介质的压力；和/或
用于激发高次谐波生成式发生介质的泵浦激光器的波长。
19.一种用于探测反射性掩模版的衬底上的缺陷的检测方法，其中，所述衬底被配置成被具有光化波长的辐射照射以利用所述反射性掩模版的图案对物体曝光，所述方法包括：
使用第一检测辐射来执行粗略检测，所述第一检测辐射具有在第一波长范围内的一个或多个第一波长，并且所述一个或多个第一波长是所述光化波长的除了1的整数倍；以及
使用第二检测辐射来执行精细检测，所述第二检测辐射具有在第二波长范围内的一个或多个第二波长，所述第二波长范围包括比所述第一波长范围的波长短的波长。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，在所述衬底的表面上执行所述粗略检测，以识别指示缺陷存在的感兴趣区域；以及仅对感兴趣区域执行所述精细检测以表征缺陷。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，在被检测的每个衬底上依次执行粗略检测和精细检测。
22.根据权利要求19或20所述的方法，其中，在校准步骤中，在校准衬底上执行所述粗略检测和精细检测，以形成从所述粗略检测获得的相应的第一缺陷特征和从所述精细检测获得的相应的第二缺陷特征的库，所述库用于查找对应的第二缺陷特征并因此基于在检测步骤期间的粗略检测中获得的第一缺陷特征来表征缺陷。
23.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述第一检测辐射和所述第二检测辐射是从高次谐波生成源获取的。
24.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述第一检测辐射和所述第二检测辐射是从逆康普顿散射源获取的。
25.一种检测设备，所述检测设备能够操作以执行根据权利要求19至22中任一项所述的方法。
26.根据权利要求25所述的检测设备，包括用于生成所述第一检测辐射和所述第二检测辐射的高次谐波生成源。
27.根据权利要求26所述的检测设备，包括多个高次谐波生成介质，所述多个高次谐波生成介质包括第一高次谐波生成介质和第二高次谐波生成介质，所述第一高次谐波生成介质用于在所述粗略检测期间生成在所述第一波长范围内的所述第一检测辐射，所述第二高次谐波生成介质用于在所述精细检测期间生成在所述第二波长范围内的所述第二检测辐射。
28.根据权利要求27所述的检测设备，检测设备能够操作为使得所述第一高次谐波生成介质的压力和/或用于激发所述第一高次谐波生成介质的泵浦激光器的波长被进一步优化，以用于在所述粗略检测期间生成在所述第一波长范围内的所述第一检测辐射；和/或使得第二高次谐波生成介质的压力和/或用于激发所述第二高次谐波生成介质的泵浦激光器的波长被进一步优化，以用于在所述精细检测期间生成在所述第二波长范围内的所述第二检测辐射。
29.根据权利要求26所述的检测设备，包括用于生成所述第一检测辐射和所述第二检测辐射的逆康普顿散射源。
30.一种检测设备，所述检测设备能够操作以执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的检测设备；包括
衬底保持器，所述衬底保持器用于保持所述衬底；
投射光学元件，所述投射光学元件用于将所述检测辐射投射到所述衬底上；以及
传感器，所述传感器用于感测已经从所述衬底散射和/或反射的检测辐射。
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